医学影像技术 第十一章核医学成像

第十一章

核医学成像

本章学习目标一、掌握内容核医学定义、影像核医学定义。γ相机的组成；SPECT、PET工作原理。放射性显像剂的定义；医用放射性核素的特性；放射性显像剂的特点。核医学显像的原理；核医学的显像方式。二、熟悉内容影像核医学的临床应用。SPECT的分类、性能优势；、PET采集的计数类型。临床常用的显像剂。显像剂在机体的聚集机制。三、了解内容核医学发展史;影像核医学的展望。PET的图像重建技术。影像核医学常用放射性核素。常规核医学显像方法。本章所属节

第一节概论

第二节核医学设备

第三节放射性显像剂及特点

第四节核医学显像的原理和临床应用第一节概论

定义：核医学(nuclearmedicine)，是研究核素及核射线在医学诊断、治疗以及医学基础理论研究中应用的一门学科。

影像核医学(nuclearmedicineimaging)又称为放射性核素显像，是利用放射性核素示踪技术进行医学成像，从而完成疾病诊断及医学研究的一门学科。是临床核医学与医学影像学的重要组成部分。1949年γ闪烁功能仪1951年第一张甲状腺扫描图1952年聚焦准直器1958年单晶体γ相机1979年第一台SPECT。20世纪80引进了SPECT2001年PET/CT一体机2002年PET/CTBenedictCassen国内Kuhl等Anger国内

一、核医学发展史二、影像核医学的临床应用影像核医学与传统影像医学不同，它所显示和分析的是机体内脏器的功能、代谢、血流、受体分布和基因的分布和动态的过程。特点首先可以做功能性显像其次可以做分子显像第三可以做动态显像第四是能进行定量分析

三、影像核医学的展望随着医学理论和技术的不断发展，放射性示踪技术与其他先进的技术不断地结合与创新，影像核医学得到迅猛地发展，实现了一个个其它影像学技术不能完成的脏器功能、代谢、分子显像。随着新的放射性药物的问世，逐步完成了核素肿瘤显像，并朝核素受体显像、核素基因显像方面发展。核医学显像仪器也从单光子γ相机发展到单探头、多探头SPECT，并进一步发展到PET，目前PET－CT已经应用于临床，解决了功能显像与解剖定位的真正融合，是今后影像核医学的发展方向。

一、γ相机1957年Anger研制成功的第一台γ相机组成1、准直器2、闪烁晶体3、光电倍增管4放大器5X/Y位置线路6脉冲分析器第二节核医学设备

二、SPECT1.SPECT的工作原理CT和SPECT原理

2.SPECT的性能优势

SPECT通过放射性显像剂在体内不同脏器与组织分布，反映的是人体功能方面的差异。

3.SPECT的分类（1）由探头的数目可以分为①单探头SPECT②双探头SPECT③

三探头SPECT④环状探测器式SPECT①单独的SPECT②双探头符合线路SPECT③SPECT/CT（2）按功能可以分为双探头SPECT装置及移动检查床

三、PET

正电子发射型计算机断层显像（PET），是影像核医学发展的另一个里程碑。

PET从分子代谢水平揭示了细胞的代谢活性，一经出现，便在肿瘤的诊断中显示出优于其他检查方法的敏感性与特异性，在肿瘤方面得到迅速且广泛的应用。在心血管、脑神经系统方面的应用中也显示了突出的优势。

PET改变了影像核医学的现状和未来，也成为了影像核医学与其它医学影像学竞争的有力武器，具有巨大的发展潜力。1.PET的结构图像采集系统（探头）、断层床、计算机系统、显示系统组成2.工作原理3.PET采集的计数类型（1）单个计数（2）真符合（3）随机符合（4）散射符合4.PET的采集模式发射扫描透射扫描2D采集3D采集。5.PET的图像重建(1)滤波反投影(2)有序子集最大期望值法

四、PET－CTPET－CT中文全称为正电子发射体层摄影和计算机体层摄影技术。于2001年成功地将PET与CT作为一体机应用于临床，完成了真正功能影像与解剖影像的统一。PET－CT装置及移动检查床第三节放射性显像剂及特点

放射性药物凡是分子结构含有一个或多个放射性核素原子用于诊断或治疗的药物。

特性：

1.放射性

2.无过敏反应、无细菌、无热源。

3.符合药检所规定必需的质量控制标准，具备相关的批准手续才能生产使用。放射性显像剂放射性核素标记化合物

一、医用放射性核素1.放射性核素的要求（1）理想的核物理特性（2）便于标记合适的物理半衰期合适的放射性衰变类型射线能量的要求2.影像核医学常用放射性核素放射性核素名称

11碳11C20minβ13氮13N10minβ15氧15O122secβ18氟18F109minβ67镓67Ga78hEC86

铷86Rb18.66dEC99钼99Mo66.02hβ-99锝99Tc6.02hγ3.放射性核素的来源反应堆核裂变回旋加速器放射性核素发生器医用回旋加速器外观图

二、放射性显像剂的特点

1．具有放射性。

2．放射性显像剂的生理、生化特性取决于被标记的化合物的生理、生化特性，被标记的化合物的生理、生化特性在标记前后特性不能改变。

3．具有特定的物理半衰期和有效使用期。

4．放射性显像剂的脱标与辐射自分解。

5．放射性显像剂的计量单位与普通药物不同放射性显像剂以放射性活度作为计量单位。

三、临床常用的放射性显像剂

1．神经系统显像剂（1）脑血管动态显像剂常用99mTcO4。（2）脑血流灌注显像剂临床较常用99mTc-HMPAO与99mTc-ECD。（3）123I-IMP用于脑血流灌注显像。

2．甲状腺显像剂

（1）Na131I、99mTcO4—用于甲状腺静态显像。（2）99mTc-MIBI、201Tl（氯化铊）用于甲状腺癌阳性显像。（3）甲状旁腺显像剂：201Tl、99mTcO4－、与99mTc－MIBI。

3．肾上腺皮质显像剂

131I-6-碘代胆固醇、131I-6-碘甲基胆固醇（NM-145）、131I-19-碘化胆固醇（NM-145）等。

4．呼吸系统显像剂（1）99mTc－大颗粒聚合人白蛋白（MAA），99mTc－人血清白蛋白（HMA）用于肺灌注显像。（2）133Xe气体、81mKr常用于肺通气显像。（3）99mTc-DTPA、99mTc－硫胶体气溶胶、99mTc－人血清白蛋白（HSA）用于肺吸入显像。（4）肺肿瘤显像剂：87Ga－枸缘酸、201Tl、99mTc-葡庚糖酸盐（GH）、111In－癌胚抗原（CEA）。

5．循环系统显像剂（1）99mTc-MIBI、201Tl用于心肌灌注显像、99mTc-PYP，用于心肌阳性显像。（2）99mTc-红细胞（RBC）、99mTc－人血清白蛋白（HSA），用于心血池显像。

6．肝胆动态显像显像剂（1）肝胶体显像：99mTc－植酸钠、99mTc－硫胶体。（2）肝血流、血池显像：99mTc-RBC。（3）肝胆显像显像剂：99mTc－EHIDA、99mTc－HIDA，99mTc－PMT等。

7．胃肠道出血显像显像剂常用99mTc-RBC、51Cr-RBC。

8．肾显像（1）肾静态显像显像剂：99mTc-DMSA、99mTc-GH。（2）肾功能动态显像显像剂99mTc-EC、99mTc-MAG3、99mTc-DTPA。

9．骨显像剂

99mTc-MDP用于骨断层、骨三相、全身骨显像。

10．骨髓显像显像剂

99mTc－硫胶体、111mIn－氯化铟、59Fe-枸缘酸铁、52Fe-枸缘酸铁。

11．淋巴显像剂

99mTc－硫化锑、99mTc－硫胶体、99mTc－脂质体、99mTc－右旋糖苷。

临床常用正电子显像剂

1．2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖（18F-FDG）

2．11C-蛋氨酸（11C-MET）

3．11C-胆碱（11C-CH）第四节核医学显像的原理和临床应用一、核医学显像的原理

1.基本原理核医学显像的基本原理是利用放射性核素示踪剂在人体内正常或病变组织内血流、功能、代谢等方面的差异而进行体外观察的过程。将放射性药物引入体内，由于其标记化合物的生物学特性与天然化合物的生理活性相同，能够参与体内的正常或异常的代谢过程，能够选择性地聚集在特定的组织、脏器内部，在体外通过探测装置探测所观察脏器或组织放射性浓度的差异，并以一定的方式成像，可以获得有关脏器或病变组织的大小、形态、位置、功能代谢情况的核医学影像。

2.显像剂在机体组织器官中的聚集机制显像剂在机体组织器官中的主要的聚集机制如下：（1）合成代谢（2）细胞吞噬（3）循环通路A：血管灌注B：流经通道C：暂时性栓塞（4）选择性浓聚（5）选择性排泄（6）化学吸附（7）特异性结合（8）核素基因显像

二、核医学的显像方式

核医学的显像方式根据时间、方式、部位、显像剂对病变组织的亲和力与所用核素射线的种类，将核医学显像方式作以下几种分类。

根据影像采集的状态分类

1．静态显像显像剂注射入人体后经过一定的时间，显像剂在体内脏器组织达到平衡，各组织脏器反射性活度相对均匀状态时进行的显像称为静态显像。用来观察脏器与病变的位置、大小、形态与放射性分布。

甲状腺静态显像

2.动态显像连续采集放射性显像剂在随血流运行，被脏器、组织不断摄取与排泄的过程，形成脏器或组织内部时间—放射性分布变化的序列图像。肾脏动态显像

根据影像获取部位分类

1.局部显像显像的范围局限于单个脏器或某个范围的显像方式。

2.全身显像显像装置沿体表从头到脚匀速移动，采集全身各部位放射性并得到一幅全身图像的过程。多用来进行全身肿瘤显像。骨局部显像左图为前后位右图为后前位全身骨显像左图为前后位右图为后前位

根据获取图像的层面分类

1.平面显像

将显像设备的探头置于体表的某一特定位置，采集脏器在一个方位上从前到后放射性叠加而成的图像。

2.断层显像

将探头以每帧固定的间隔围绕体表旋转180°或360°自动旋转，采集多个剖面的信息，再由计算机处理系统将所获得信息重建为各种断面图像。心脏断层重建后左心室短轴图像

根据显像剂与病灶的亲和力分类

1.阳性显像又称为热区显像。指病灶部位放射性摄取的程度明显高于正常组织，从图像来看病灶为放射性浓聚状态。

2.阴性显像正常脏器可以摄取注射的显像剂，图像能清晰显示脏器的位置、形态、大小，而脏器内部的病灶则由于失去了正常的功能而放射性摄取不高，表现为放射性冷区，又称为冷区显像。CT图像PET图像PET-CT融合图像

根据显像剂注射后获得图像的时间分类

1．早期显像一般认为显像剂注射后2小时以内进行的显像，称为早期显像。

2．延迟显像显像剂注射后2小时以后进行的显像称为延迟显像。CT图像PET图像PET-CT融合图像PET－CT早期显像显示乙状结肠的部位的高放射性摄取CT图像PET图像PET-CT融合图像PET－CT延迟显像显示乙状结肠炎性病变放射性浓聚明显减低

根据显像的放射性核素射线种类分类

1.单光子显像指采用发射单光子核素标记的显像剂，用探测单光子的显像仪器如γ相机与SPECT进行的显像。

2.正电子显像指采用发射正电子的核素标记的显像剂，用探测正电子的仪器如PET、符合线路SPECT进行的显像。CT图像PET图像PET-CT融合图像PET－CT显像显示肝右叶肝癌

根据显像时病人的状态

1.静息显像

2.负荷显像三、常规核医学显像方法（一）脑血流灌注显像

1.显像剂99mTc-HMPAO或99mTc-ECD，目前临床较常用的是99mTc-ECD，放化纯和化学纯分别大于80%和90％。注射量为740～1110MBq(20～30mci)。

2.显像前准备

(1)病人准备：患者禁食4小时以上，注射显像剂前1小时口服过氯酸钾400mg以封闭甲状腺、脉络丛与鼻粘膜减少99mTc从粘膜中的分泌。

(2)药物注射：静脉以弹丸式注射99mTc-ECD740～1110MBq(20～30mci)，注射后30分钟显像。3．图像采集

(1)仪器：SPECT最好采用扇形准直器。

(2)体位：患者采用仰卧位，头固定于头托内，OM线与地面垂直。

(3)采集条件：矩阵采用128×128，窗宽20％，放大倍数为1.6。探头旋转360°，每6°采集一帧，共采集60帧。每帧采集时间为20～30s。

4．图像处理滤波函数采用Baterworth，截至频率0.35～0.40，陡度因子12～20。滤波反投影重建用Ramp滤波，层厚选择为5～10mm。

5．注意事项

(1)因每帧图像采集时间较长，采集时头部位置的变动，造成颅内放射性分布改变，严重影响图像质量，所以体位必须保持不变。

(2)当脉络丛、鼻粘膜封闭不彻底时，表现为静脉窦显影，鼻部粘膜显像，影响图像的诊断。

(二)甲状腺显像

1．显像剂

（1）Na131I显像：空腹口服1.85～3.7MBq(50～100µci)，2小时后方能进食，24小时进行显像；甲状腺癌转移灶显像，空腹口服74～185MBq(2～5mci)，48～72小时显像。（2）99mTcO4用量为74～185MBq(2～5mci)，空腹口服1小时或静脉注射后30分钟显像。

2．显像前准备（1）病人准备：显像前一般停服含碘食物2～4周，停用甲状腺素片2～4周，停用抗甲状腺药物1周。（2）药物注射：静脉注射99mTc射后30分钟显像。

甲状腺静态显像

3．图像采集（1）仪器：γ相机或SPECT。（2）患者体位：取仰卧位，颈部充分伸展，探头贴近体表。（3）采集条件：Na131I显像，能峰360keV，窗宽15％～20％，矩阵256×256，放大倍数2，预置计数2×105～5×106。

4．注意事项（1）结节定位要准确，必要时行断层扫描。（2）对吸碘率低的患者，应用99mTcO4显像。（三）肾上腺皮质显像

1．显像剂主要是131I-19-碘代胆固醇。131I-6-碘代胆固醇。用量为74～111MBq(2～3mci)，放化纯度为98％。

2．显像前准备封闭甲状腺，在显像前3天服用复方碘溶液，每日3次，每次5～10滴，持续服用到检查后1周。

3．图像采集（1）仪器：γ相机或SPECT。（2）体位：患者取仰卧位，探头置于患者后方。（3）采集条件：矩阵128×128，能峰为360keV，窗宽15％，放大1.0～1.5，预置计数为500k，静脉注射显像剂后3、5、7、9天显像。

4．注意事项肾上腺显像剂为含有乙醇的显像剂，少数病人注射后可以出现一过性面红，胸闷。（五）心肌血流灌注显像

1．显像剂（1）201Tl使用剂量为74～111MBq(2～3mci)。（2）99mTc-MIBI使用剂量为555740MBq(15～20mci)。核素来源方便，目前临床使用较广泛。

2．显像前准备检查前禁食3小时以上。检查前2天以上停止使用β受体阻滞剂、钙拮抗剂。SPECT心脏断层重建后左心室短轴图像

3．图像采集（1）仪器：使用SPECT。（2）体位：患者仰卧于检查床上，探头对准心脏部位。（3）采集条件：平面采集为左前斜45°、前后位、左侧位或左前斜70°。能峰选择80keV，窗宽20％，矩阵128×128，放大倍数为1～2倍。断层显像采用仰卧位，探头尽量贴近胸壁，探头自右前斜45°旋转至左后斜45°，共旋转180°，每6°采集1帧，共采集30帧。

5．影像处理平面显像一般不需特殊处理，根据显像的程度适当进行本底与窗宽的调整，使图像达到最佳观察效果。断层显像图像需经过后处理，首先对采集图像进行均匀性校正，然后用滤波反投影进行重建，重建后得到心脏左心室的短轴、水平长轴与垂直长轴。（六）心血池显像和心功能测定

1．首次通过法心血池显像显像剂：（1）99mTc-RBC临床一般常用体内99mTc标记红细胞（RBC）方法。30分钟后静脉注射99mTcO4，用药剂量为740～925MBq（20～25mci）。（2）99mTc－DTPA成人740～925MBq（20～25mci）,对于18周岁以下按11.1MBq（0.3mci）/kg体重给药。药物注射用团注法。

图像采集：（1）仪器：SPECT采用低能通用型准直器或低能高灵敏准直器。（2）体位：患者仰卧，探头左前斜30°～45°。（3）采集条件：能峰选择140keV，矩阵采用64×64。采集方式：帧式采集2～3秒/帧，采集60分钟。（4）采集方法：门电路控制采集，以心电图的R波作为采集的触发点。（5）影像处理：采用血池显像，勾画感兴趣区，计算左右分流量。心功能测定，勾画左心室感兴趣区。

2．平衡法心血池显像（1）显像剂用法与用量与首次通过法心血池显像99mTc-RBC相同。（2）图像采集：①仪器：SPECT。②体位：患者取仰卧位。③连接心电图电极，开启R波触发器。④能峰选择140keV，矩阵采用64×64，采集400～600个心动周期，或采集500万～800万计数。

(六)肝胆系统显像

肝胶体显像

1．显像剂：（1）99mTc－植酸钠使用量为148～296MBq(4～8mci)，颗粒直径为20-40nm。（2）99mTc－硫胶体使用量为148～296MBq(4～8mci)，颗粒直径为300-1000nm。

2．图像采集：（1）仪器：仪器为γ相机或SPECT。（2）体位：患者取仰卧位，探头包括肝区。

（3）平面显像：矩阵128×128，能峰140（99mTcO4），窗宽20％，放大倍数1～1.5，每帧采集计数500k。静脉注射药物后5～10分钟开始采集。断层显像：探头旋转360°，每6°采集1帧，共采集60帧，每帧计数150

k。

3．注意事项显像前1周内不要做钡餐检查。图像采集时嘱患者平静呼吸。CT图像PET图像PET-CT融合图像PET－CT显像显示肝右叶肝癌

肝血流、血池显像

1．显像剂（1）99mTc-RBC临床一般常用体内99mTc标记红细胞（RBC）方法。首先给患者静脉注射PYP1～2支，30分钟后静脉注射99mTcO4淋洗液，用药剂量为740～925MBq（20～25mci）。（2）99mTcO4-,仅用于肝血流灌注显像，用药剂量为740～925MBq（20～25mci）。2．图像采集（1）仪器：γ相机或SPECT。（2）体位：患者取仰卧位。（3）采集条件：矩阵128×128，能峰140（99mTcO4），窗宽20％。

3．肝血流显像静脉注射显像剂后，立即启动开始扫描，帧/2秒，共采集30帧。肝血池显像静脉注射药物后20分钟行早期显像，2小时行延迟显像。

4．注意事项（1）肝胶体与肝血流、血池显像前时间间隔应不少于1天。（2）肝血池断层显像前，先做肝胶体断层，二者显像条件一致。

肝胆显像

1．显像剂（1）99mTc－EHIDA使用剂量为185～370MBq（5～10mci）。（2）99mTc－PMT使用剂量为185～370MBq（5～10mci）。

2．患者准备空腹4～6h以上。

3．图像采集（1）仪器条件：γ相机或SPECT。（2）患者体位：取仰卧位。（3）采集条件：矩阵128×128，能峰140（99mTcO4），窗宽20％，放大1～1.5倍。静脉注射显像剂后，开始时每5分钟采集1帧，共采集6帧。以后每10分钟采集1帧，共采集3帧。每帧采集2分钟。

4．介入试验（1）脂肪餐试验：胆囊显影后口服脂肪餐，然后每2分钟/帧连续采集，直至胆囊收缩到稳定程度，如不收缩，则采集到30分钟为止。（2）吗啡试验：如胆囊不显影，静脉注射吗啡0.04mg/kg体重，使oddi氏括约肌痉挛，促使显像剂进入胆囊中，若胆囊管通畅，则注射吗啡后20～30分钟胆囊显影。

5．注意事项显像前空腹4～6小时以上。（七）肾静态显像

1．显像剂为99mTc-DMSA，使用量为成人185～370MBq(5～10mci)；儿童可以按18.50MBq/kg体重（0.5mci/kg）。

2．显像前准备检查前排尿，排空膀胱。

3．图像采集（1）仪器：γ相机或SPECT，配置低能通用型准直器。（2）体位：患者取仰卧位，探头包括两肾肾移位、游走肾等异常肾位置时根据具体情况确定探头位置。（3）采集条件：窗宽20%，时间300秒。放大倍数1～1.5。断层扫描采用360o旋转，每帧采集20～30秒，矩阵为128×128。放大倍数为1～1.5。

（八）肾功能动态显像

1．显像剂（1）99mTc-EC，常规量370～555MBq(10～15mci)。（2）99mTc-MAG3，370～555MBq(10～15mci)。

2．显像前准备显像前30min饮水300ml。

3．图像采集（1）显像仪器：γ相机或SPECT，配置低能通用型准直器。（2）体位：患者取仰卧位，采集后位图像，探头放置于检查床下，探头范围包括双肾与输尿管及部分膀胱。（3）采集条件：矩阵采用128×128。静脉以弹丸方式快速注射99mTc-EC，迅速启动计算机开始显像。血流像1帧/3秒，共采集60秒，20帧。功能相与排泄相采集20分钟。

4．图像处理应用ROI技术准确画出双肾区和主动脉区，获得血流曲线与各项肾功能指标定量数值。肾脏动态显像

（九）全身骨显像

1．显像剂常用99mTc-亚甲基二磷酸盐（MDP）使用量555～740MBq（15～20mci）。

2．图像采集（1）仪器：γ相机或SPECT，配置低能通用型准直器。（2）体位：患者取仰卧位，探头视野对准检查部位，采集前后位与后前位像。

全身骨显像左图为前后位右图为后前位

3．几种不同显像方式采集方法（1）三时骨显像采集方法血流灌注像：药物注射后立即启动计算机采集，2秒/帧，采集60帧。血池像在静脉药物注射后2分钟采集，60秒/帧，共采集5帧；延迟显像在药物注射后2～4小时显像。（2）局部骨显像：采集条件：矩阵128×128，能峰140窗宽20％，放大1～1.5倍。药物注射后2～4小时显像。采集前后位与后前位。

（3）全身骨显像：采集条件：采集矩阵为256×1024，扫描速度为25～30cm/min。（4）骨断层扫描：矩阵128×128，能峰140窗宽20％，放大1～1.5倍。药物注射后2～4小时显像。旋转360°，6°/帧，共采集60帧，采集时间为15～20秒/帧。骨局部显像左图为前后位右图为后前位

4．注意事项（1）药物注射后延迟显像前，嘱患者多饮水，多排小便。（2）对由于疼痛等原因不能久卧的患者应给予镇痛剂。（十）正电子肿瘤显像

1．显像剂（1）最常用2-18F-2-脱氧-D-葡萄糖（18F-FDG），药物注射量为10～15mci。（2）11C-蛋氨酸（11C-MET），药物注射量为10～15mci。（3）11C-胆碱（11C-CH），药物注射量为10～15mci。

2．显像前准备

（1）患者至少禁食4小时以上。（2）18F-FDG显像时测定血糖浓度，血糖水平应在正常范围内（＜6.1mmol/L或120mg/L）。（3）扫描前15分钟与静脉注射18F-FDG后，应卧床隔离休息。

3．图像采集（1）仪器：安装有符合线路的SPECT或PET-